智能機器人的控制技術(shù)前景分析

孟繁麗

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人控制技術(shù)也日漸成熟，不僅在力矩和位置控制等基礎(chǔ)技術(shù)上有所進步，在智能化控制上也有顯著提高?？墒菣C器人基礎(chǔ)控制技術(shù)盡管比較完善，但是想要得到進一步提升卻有很大難度，因此，智能化發(fā)展成為了機器人控制技術(shù)的研發(fā)方向，該技術(shù)上突破會給基礎(chǔ)控制技術(shù)的發(fā)展帶來契機，本文重在研究機器人控制技術(shù)的發(fā)展方向及難度，希望本文內(nèi)容能對機器人控制技術(shù)的研究帶來幫助。

機器人技術(shù)一直是國內(nèi)外科學(xué)家重點研究的課題，尤其是美國、日本等發(fā)達國家更是機器人研究能力較強的國家，他們對機器人的研究工作有近60年了，而且實現(xiàn)了編程機器人向智能化機器人的發(fā)展。他們經(jīng)過多年研究總結(jié)，把機器人控制技術(shù)分為三大部分，分別是力矩技術(shù)、位置技術(shù)和智能技術(shù)，其中，力矩技術(shù)和位置技術(shù)是基礎(chǔ)，智能技術(shù)是研究的發(fā)展方向，所以說，前者是基礎(chǔ)技術(shù)，后者是重點技術(shù)，兩者都要快速地向前發(fā)展。

1.機器人基礎(chǔ)控制技術(shù)的重要性及所面臨的技術(shù)難題

力矩技術(shù)和位置技術(shù)是機器人控制技術(shù)的基礎(chǔ)，智能化技術(shù)是在這兩種技術(shù)的基礎(chǔ)上進行發(fā)展的，所以說，我們要想實現(xiàn)機器人智能化發(fā)展，就要先認識到力矩技術(shù)和位置技術(shù)的作用，了解到兩種基礎(chǔ)控制技術(shù)的重要性。

以前，在機器人基礎(chǔ)控制技術(shù)中的研究重點是速度、位置和受力等要素，而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，控制技術(shù)又需要研究各種實用的系統(tǒng)技術(shù)，從而保證機器人基礎(chǔ)控制技術(shù)更加完善?？梢赃@樣說，在當(dāng)今時代，機器人基礎(chǔ)控制技術(shù)已經(jīng)達到了一定的水平，這給機器人控制技術(shù)的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)，但是，對于作為基礎(chǔ)技術(shù)中的力矩技術(shù)和位置技術(shù)來說，要想實現(xiàn)突破，卻要依賴智能化技術(shù)的發(fā)展，因此，位置技術(shù)、力矩技術(shù)、智能技術(shù)三者是緊密聯(lián)系和相互制約的，位置技術(shù)和力矩技術(shù)為機器人控制技術(shù)智能化發(fā)展打下了基礎(chǔ)，智能化技術(shù)又為機器人基礎(chǔ)控制技術(shù)的突破帶來了機會。下面，我介紹一下機器人控制基礎(chǔ)技術(shù)所面臨的難題。

第一，機器人基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)中存在技術(shù)難題。機器人系統(tǒng)設(shè)置和實際運動出現(xiàn)不一致問題，這個問題一直難以解決，這對位置技術(shù)和力矩技術(shù)來說是一個大的挑戰(zhàn)。第二，數(shù)據(jù)模型不能解決機器人運動中的復(fù)雜問題。機器人在實際運行中遇到復(fù)雜問題時，數(shù)據(jù)模型就出現(xiàn)工作不正?，F(xiàn)象，還有一些難以預(yù)見的問題，更是機器人控制基礎(chǔ)技術(shù)難以解決的。第三，機器人基礎(chǔ)控制技術(shù)系統(tǒng)不夠完善。由于機器人基礎(chǔ)控制技術(shù)都是建立在數(shù)字模型基礎(chǔ)上的，該數(shù)字模型只是簡單的力矩控制系統(tǒng)，根本不能完成復(fù)雜的指令，因此，機器人為了提高系統(tǒng)的性能，就需要增加設(shè)備來實現(xiàn)，這對基礎(chǔ)控制系統(tǒng)來說難度很大。第四，機器人基礎(chǔ)控制技術(shù)不能解決不確定對象的有關(guān)問題。機器人運行中會遇見很多不確定因素，由于這些不確定因素沒有建立數(shù)字模型，因此，這些問題就難以靠基礎(chǔ)控制技術(shù)來解決。所以說，機器人性能要想得到提高，光靠基礎(chǔ)控制技術(shù)是難以實現(xiàn)的，機器人智能化控制才是其發(fā)展方向，只有智能化系統(tǒng)才能解決機器人運行中的復(fù)雜問題，才能讓機器人性能和穩(wěn)定性得到大幅度提升。

2.機器人控制技術(shù)的特點及發(fā)展方向

機器人智能化發(fā)展是機器人控制技術(shù)提高的表現(xiàn)，也是科學(xué)家們一直研究的重要內(nèi)容，只有實現(xiàn)機器人智能化控制，才能保證機器人運行的穩(wěn)定，才能完成一些復(fù)雜的動作和任務(wù)。在當(dāng)今時代下，機器人智能控制技術(shù)的定義就是在沒有人為控制的情況下，機器人可以自主運行，完成各種動作或任務(wù)，其技術(shù)特點如下：

第一，系統(tǒng)運行模式智能化。機器人的控制系統(tǒng)是數(shù)學(xué)模式和非數(shù)學(xué)模式的整合。也就是說，當(dāng)機器人遇到數(shù)字問題時，就是采用數(shù)字運算系統(tǒng)來進行工作；而當(dāng)機器人遇到復(fù)雜性問題時， 就會運用系統(tǒng)儲存知識來進行工作。因此，機器人智能化控制系統(tǒng)很有實效性，不僅可以解決數(shù)字運算問題，還可以解決復(fù)雜的判斷性問題，它的研發(fā)重點不再是簡單的數(shù)字模型模式，而是智能推理模式。所以，機器人系統(tǒng)在設(shè)計時不僅要把機器人運作知識錄入到系統(tǒng)中，也要把智能識別和推理能力設(shè)計到系統(tǒng)中，這樣才能保證機器人運行模式智能化，從而可以自我運行和完成工作任務(wù)。

第二，控制系統(tǒng)具有組織能力。智能化機器人的運作系統(tǒng)具有組織能力，可以對工作任務(wù)進行計劃，從而一步一步完成工作任務(wù)。這種組織性控制系統(tǒng)和人類大腦一樣，有一定的邏輯思維能力，因此，該系統(tǒng)在開發(fā)中要錄入符號和數(shù)據(jù)，讓系統(tǒng)可以進行自我推理，從而解決實際運作中的一些復(fù)雜問題，這種智能化控制有一定的能動性，是機器人智能化控制的核心系統(tǒng)。

從機器人控制技術(shù)的特點中可看出，力矩技術(shù)和位置技術(shù)是機器人的基礎(chǔ)控制技術(shù)，它通過數(shù)學(xué)模式來傳送指令，從而實現(xiàn)機器人的運作，這是機器人運作技術(shù)中的簡單技術(shù)，而智能化技術(shù)是機器人的復(fù)雜技術(shù)，它是通過智能系統(tǒng)來實現(xiàn)機器人的自我工作，完成一定的工作任務(wù)，它可以解決許多復(fù)雜的運作問題。當(dāng)前，力矩技術(shù)和位置技術(shù)已經(jīng)較成熟，它在發(fā)展中所面臨的瓶頸問題需要智能化技術(shù)來解決的；而智能化技術(shù)尚不完善，還難以達到機器人運作中的智能化水平，但是，它卻可以解決一些問題，所以，我們要加大力度研發(fā)機器人控制技術(shù)，讓這三種控制技術(shù)迅速發(fā)展，從而加快機器人智能化發(fā)展的進程。

3.機器人控制技術(shù)智能化發(fā)展的主要表現(xiàn)

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，機器人控制技術(shù)又有了新的發(fā)展方向，國外對該領(lǐng)域的研究較多，國內(nèi)由于受到資金、技術(shù)設(shè)備和工作環(huán)境等方面的制約發(fā)展較慢，但其發(fā)展方向是完全正確的，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）雙向控制技術(shù)。機器人控制技術(shù)的研發(fā)重點是雙向控制技術(shù)，這樣可以提高控制器的控制能力。網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)在線通訊和網(wǎng)絡(luò)查詢，機器人控制技術(shù)在發(fā)展中就需要具備這種能力，這種技術(shù)可以提高機器人的系統(tǒng)性能，讓機器人控制能力顯著提高。其優(yōu)勢就是系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)自帶知識進行智能化工作，而當(dāng)遇到自身系統(tǒng)無法解決的問題時，機器人網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)就會啟動，實行網(wǎng)絡(luò)在線查詢并命令機器人進行工作，這讓機器人的控制系統(tǒng)能力更加強大。

（2）語音控制技術(shù)。機器人控制技術(shù)中的重要能力就是機器人具有語音識別功能，機器人可以通過語言交流來進行工作，這一直是最實用的技術(shù)能力，可以滿足不同行業(yè)的需要，具有很大的發(fā)展空間。

（3）自主控制技術(shù)。機器人自主控制是機器人智能化發(fā)展中的主要技術(shù)，也是我國機器人研究人員重點研究的內(nèi)容。在我國，機器人控制技術(shù)還處在半自主技術(shù)水平，也就是說，機器人可以自主完成一些工作，但是有些問題還需要遙控控制完成，這種控制技術(shù)已經(jīng)較為成熟，加快了機器人智能化發(fā)展的進程。

機器人智能化發(fā)展代表著機器人控制技術(shù)水平的提高，不僅是人類重要的科學(xué)成果，更是人類智慧的結(jié)晶。目前，許多智能化機器人已經(jīng)被應(yīng)用到各個領(lǐng)域與相關(guān)行業(yè)，具備了一定的使用價值。這標(biāo)志著機器人智能化發(fā)展是有現(xiàn)實意義的，我們一定要繼續(xù)努力，不斷完善智能化機器人的系統(tǒng)，讓機器人可以擁有更多功能，完成人們難以完成的工作，從而為人類服務(wù)，為社會服務(wù)。

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（作者單位：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)）